冶金之家網(wǎng)站影響RH系統(tǒng)蒸氣噴射泵能力的因素和故障分析李向榮1，趙慶龍2(1.本鋼煉鋼廠規(guī)劃改造辦公室，遼寧本溪117000；2.本鋼煉鋼廠精煉車間，遼寧本溪117000)摘要：簡要概述了本鋼煉鋼廠1號(hào)RH系統(tǒng)的設(shè)備狀況、蒸氣噴射泵的工作原理，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況對(duì)影響蒸氣噴射泵能力的因素以及現(xiàn)場運(yùn)行中容易出現(xiàn)的故障和處理方法進(jìn)行了分析。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和RH系統(tǒng)多年的運(yùn)行情況，列出了RH真空泵的相關(guān)數(shù)據(jù)表及冷凝器的冷卻數(shù)據(jù)表，列舉了系統(tǒng)出現(xiàn)過的故障并說明了故障排除的方法。關(guān)鍵詞：蒸氣噴射泵；拉瓦爾噴嘴；真空；RH系統(tǒng)；冷凝器1本鋼RH精煉系統(tǒng)工藝流程及設(shè)備概述本鋼RH精煉系統(tǒng)的目的是去氣、脫硫、脫磷、脫氧、微合金化、去除夾雜等。具體操作過程為：將真空室的插入管插入鋼水內(nèi)，向上升管內(nèi)通入Ar氣，使上升管和下降管內(nèi)的鋼液產(chǎn)生密度差，在抽真空的過程中，由于鋼液的密度差，使鋼液在真空室和鋼水罐之間產(chǎn)生循環(huán)，鋼液在流經(jīng)真空室的過程中，鋼液中的氣體排出鋼液，以達(dá)到脫硫、脫氣、脫磷、去除夾雜的目的。本鋼1號(hào)RH系統(tǒng)是1998年從德國西馬克引進(jìn)的設(shè)備，主要設(shè)備包括真空罐、蒸氣噴射泵、冷凝器、合金上料系統(tǒng)等，如圖1所示。RH系統(tǒng)的核心設(shè)備是真空泵，它的作用是對(duì)真空罐抽真空，使鋼水在真空罐里循環(huán)，達(dá)到工藝要求。1號(hào)RH真空系統(tǒng)有6級(jí)8個(gè)泵。分別是E1、E2、E3、E4、E6和3個(gè)預(yù)抽真空泵E4a、E5、E6a。RH真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)最低能達(dá)到的真空度是0.067kPa。真空泵的開啟順序是：先開啟預(yù)抽真空泵，達(dá)到一定的真空度后關(guān)閉預(yù)抽真空泵，然后依次開啟E6—E4—E3—E2—E1。2真空泵工作原理RH系統(tǒng)采用蒸氣噴射泵對(duì)真空罐進(jìn)行抽真空，蒸氣噴射泵作為RH系統(tǒng)的核心設(shè)備，在整個(gè)RH處理過程中起著至關(guān)重要的作用。每個(gè)蒸氣噴射泵實(shí)際為一個(gè)拉瓦爾噴管，它由拉瓦爾噴嘴、混合室及擴(kuò)壓器3部分組成，如圖2所示。本鋼1號(hào)RH系統(tǒng)采用8個(gè)噴射泵串聯(lián)起來使用，其中3級(jí)為預(yù)抽真空，泵與泵中間有冷凝器使蒸氣冷凝，目的是減少下一級(jí)泵的負(fù)荷，從而達(dá)到冶金工藝要求的真空度。主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下。RH一般操作時(shí)抽氣能力：67Pa時(shí)，600kg/h。頂吹氧時(shí)抽氣能力：10640Pa時(shí)，4000kg/h。蒸氣壓力：1.4MPa；蒸氣條件：在噴嘴處最低為194℃。3影響真空泵能力的主要因素1)蒸氣。蒸氣壓力、溫度、流量以及蒸氣質(zhì)量對(duì)真空泵的運(yùn)行都起著至關(guān)重要的作用，如果蒸氣壓力、溫度、流量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，勢必會(huì)對(duì)抽真空能力產(chǎn)生影響。此外，蒸氣品質(zhì)如果不好，經(jīng)過一段時(shí)間，真空泵內(nèi)表面及噴嘴就會(huì)被腐蝕，根據(jù)流體力學(xué)常識(shí)，噴嘴和真空泵內(nèi)表面直徑與泵工作能力有著直接關(guān)系。本鋼煉鋼廠RH系統(tǒng)的蒸氣是通過廠區(qū)蒸氣管網(wǎng)提供的，為保證其性能，車間采取管道保溫等措施。2)循環(huán)冷卻水。冷卻水供水量不足，冷凝器會(huì)發(fā)熱，氣流聲音變大，真空度會(huì)迅速下降，甚至蒸氣會(huì)返入抽氣管。本鋼RH的冷卻水設(shè)計(jì)流量為：使用大泵時(shí)，總計(jì)994m3/h；使用小泵時(shí)，總流量為1015m3/h。為保證真空度，冷凝水進(jìn)水溫度保持在25℃以下。此外，冷卻水質(zhì)也是對(duì)真空泵能力影響的一個(gè)不可忽視的因素，如果水質(zhì)差，硬度高，會(huì)造成冷凝器積垢甚至堵塞，嚴(yán)重影響熱交換性能，使蒸氣難于冷凝，從而影響真空度。本鋼煉鋼廠采用的是軟化水，由水廠提供并監(jiān)測水質(zhì)。3)系統(tǒng)內(nèi)的各種泄漏。由于RH是高溫、高粉塵下運(yùn)行，工作環(huán)境惡劣，勢必會(huì)造成真空體、頂槍、合金料倉、儀表、管道以及閥門連接處密封墊易劣化、泄漏，所以要進(jìn)行定期查漏。最簡單通用的方法是整個(gè)系統(tǒng)通入帶壓空氣，用肥皂水涂在各處，如有泄漏，漏點(diǎn)會(huì)有氣泡。檢驗(yàn)是否漏氣的最終要求是用0.2MPa的壓縮空氣對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)24h，壓力下降不超過4.8%。4)泵本體及噴嘴的磨損。由于真空泵內(nèi)表面經(jīng)常會(huì)受到高溫、高壓蒸氣的沖擊，久而久之真空泵內(nèi)表面及噴嘴極易磨損，對(duì)泵體及噴嘴的性能都會(huì)有影響。所以要定期對(duì)泵體及噴嘴進(jìn)行檢查，必要時(shí)，使用專用儀器如超聲波測厚儀檢查。尤其是泵體拐角處受沖擊嚴(yán)重處更要認(rèn)真檢查。此外，還要檢查噴嘴是否堵塞，噴嘴是否堵塞可通過觸摸泵頭和冷凝器的溫度來確認(rèn)。4蒸氣噴射真空泵的故障判斷和診斷方法4.1蒸氣噴射真空泵的故障判斷蒸氣噴射真空泵在使用過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)抽真空時(shí)間太長、真空度不穩(wěn)定或達(dá)不到真空度要求，在這種情況下，要對(duì)故障查找原因、分析處理。根據(jù)上面所描述的影響真空泵能力的主要因素通常要進(jìn)行以下的故障判斷：1)真空測量裝置(包括真空表、真空計(jì)、測試罩)是否有故障或失效；2)工作蒸氣供應(yīng)是否正常，包括壓力、溫度、干燥度、疏水情況、波動(dòng)情況等，尤其要檢查壓力表在長時(shí)間使用后讀數(shù)是否準(zhǔn)確；3)循環(huán)冷卻水供應(yīng)是否正常，包括水溫、水壓、水量、水質(zhì)等；4)生產(chǎn)系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常，包括系統(tǒng)泄漏、系統(tǒng)產(chǎn)生過量氣體、工藝設(shè)備性能下降等；5)真空泵系統(tǒng)本身是否有故障，包括泵系統(tǒng)泄漏、噴嘴堵塞或損壞、喉管直徑磨損增大、擴(kuò)壓管的收縮段和排出口積垢、大氣腿泄漏或積垢堵塞、冷凝器積垢堵塞、抽氣管道積液等。整個(gè)真空系統(tǒng)的輔助設(shè)備如管道閥門的法蘭連接處是否有泄漏。4.2蒸氣噴射真空泵故障診斷方法1)靜態(tài)升壓法。將泵系統(tǒng)與槽系統(tǒng)分開，觀察各真空壓力計(jì)的值，對(duì)異常值進(jìn)行分析判斷，找出故障點(diǎn)。2)動(dòng)態(tài)法。將泵入口處真空壓力計(jì)的值，蒸氣壓力、溫度、流量和冷凝水的進(jìn)出口溫度、壓力、流量收集起來對(duì)這些值進(jìn)行狀態(tài)檢測，經(jīng)過一段時(shí)間的積累，給出各監(jiān)控點(diǎn)的正常值，若系統(tǒng)發(fā)生故障，可通過異常值找出故障點(diǎn)。表1列出的是RH系統(tǒng)真空泵在一定的開口直徑下，蒸氣壓力在1500kPa以上工作時(shí)各個(gè)泵的蒸氣流量和可能達(dá)到的真空度。表1中第4列“封閉可達(dá)到的真空度”是指真空系統(tǒng)冷試(冷試指不開真空滑閥啟動(dòng)真空泵)時(shí)，不加入外負(fù)荷，完全處于封閉狀態(tài)，真空度可達(dá)到的數(shù)值。表1中第5列“存在外負(fù)荷下可達(dá)到真空度”是指真空系統(tǒng)冷試時(shí)，加入外負(fù)荷，開啟大泵時(shí)通常是開3000kg測試孔，開啟小泵時(shí)通常是開600kg測試孔，在這種狀態(tài)下真空度可達(dá)到的數(shù)值。表2為開啟不同泵時(shí)冷卻水的流量。這些數(shù)據(jù)都是根據(jù)具體實(shí)踐，在RH系統(tǒng)處于正常狀態(tài)下總結(jié)出來的數(shù)據(jù)，對(duì)分析真空系統(tǒng)故障有著重要意義。4.3RH真空系統(tǒng)故障實(shí)例分析以下根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，列舉幾項(xiàng)常見的RH真空系統(tǒng)影響真空度的設(shè)備故障及解決方案。1)現(xiàn)象是在1500kPa以上蒸氣壓力下冷試時(shí)，開啟大泵真空度下不來，E6a流量為6000m3/h左右，對(duì)比表1實(shí)際流量9200m3/h少了3000m3/h左右，這樣就分析為E6a出現(xiàn)問題，可能是堵塞了。解體后觀察發(fā)現(xiàn)是噴嘴內(nèi)套脫落，橫在噴口上，剛好封死噴口大約有1/3左右，與流量數(shù)據(jù)吻合?；謴?fù)后冷試正常。2)在1500kPa以上蒸氣壓力下冷試時(shí)，小泵真空度下不來，開啟E6、E4均正常，開啟E3、E2、E1都不正常，并且觀察E4流量多出2000m3/h。解體E4后發(fā)現(xiàn)噴嘴根部腐蝕漏洞，修補(bǔ)后冷試正常。整套真空系統(tǒng)都是有聯(lián)系的，真空管線的排氣路徑是有順序的，在E4出現(xiàn)漏氣故障后，其周圍就會(huì)彌漫多余氣體而阻礙從E3、E2、E1流出氣體的排出，造成回流，影響真空度的提高。3)在1500kPa以上蒸氣壓力下冷試時(shí)，小泵開啟E6真空度就下不來。解體E6發(fā)現(xiàn)真空噴嘴脫落，恢復(fù)后真空度依然下不來，操作屏幕上顯示E6連通閥找不到開極限，將極限處理后冷試正常。原來E6連通閥沒有打開，造成排氣堵塞，影響真空度。4)在1500kPa以上蒸氣壓力下熱試時(shí)，真空度一直下不來，由于事前冷試正常，所以可排除閥后系統(tǒng)，問題一定出現(xiàn)在閥前。通過熱試檢漏。發(fā)現(xiàn)氧槍密封不嚴(yán)。更換后熱試正常。閥前的各個(gè)連接部位密封是比較容易出現(xiàn)泄露的，比如氧槍密封、上部槽與中部槽連接密封、烘烤蓋板密封以及下料溜槽密封。5)在1500kPa以上蒸氣壓力下生產(chǎn)時(shí)，開啟真空滑閥真空度突然升高，并且熱水井水位急劇升高，后發(fā)現(xiàn)真空料倉WB08沒有關(guān)閉，關(guān)閉后真空度正常，熱水井水位也恢復(fù)正常。事后分析，整個(gè)真空系統(tǒng)在抽成真空后，各個(gè)冷凝器的水位都會(huì)高出熱水井水位大約10m左右(1個(gè)大氣壓可支撐大約10m水柱)，當(dāng)破壞真空后(比如料倉漏氣)，冷凝器里的水就會(huì)急劇流入熱水井，造成熱水井水位升高。6)在1500kPa以上蒸氣壓力下冷試時(shí)，開啟大泵真空度下不來，并發(fā)現(xiàn)E5和E6a的流量都比實(shí)際流量要小一些。將2個(gè)泵解體后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部都有一些金屬的過濾網(wǎng)堵塞在噴口，清除后冷試正常。5結(jié)論1)RH系統(tǒng)工藝生產(chǎn)對(duì)真空度的要求非常高，因此保持恒定的真空度是非常必要的，使得整個(gè)系統(tǒng)的真空度處于可控狀態(tài)是保持恒定真空度的前提。2)RH真空系統(tǒng)影響真空度的因素很多，例如蒸氣因素、冷凝水因素、系統(tǒng)泄漏、泵體損壞等。查找和排除真空系統(tǒng)故障需要一定的經(jīng)驗(yàn)積累和工作耐心。3)診斷真空系統(tǒng)故障的方法有很多，都是通過生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出來的